TWI411384B

TWI411384B - Manufacturing method of heat dissipation module

Info

Publication number: TWI411384B
Application number: TW97110649A
Authority: TW
Original assignee: Asia Vital Components Co Ltd
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2013-10-01
Also published as: TW200833234A

Description

散熱模組製造方法

本發明係關於一種散熱模組製造方法，特別是關於一種增加散熱元件間結合性及製造時具環保之散熱模組製造方法。

按習知散熱模組中當導熱管與散熱鰭片需進行組合時，通常需先將兩者結合後再對兩者接觸之部位施以焊接固定，使兩者穩固結合，但當兩者若為不同屬性之異金屬(如導熱管為銅材質，散熱鰭片為鋁材質)因鋁材質本身無法使用一般焊接方式與其他材質結合，故於進行焊接時需使用特殊焊接方式(如氬焊)此種焊接法僅能適用於鋁材質與鋁材質作焊接；然而此種焊接方式確不能適用於與銅材質之異材質作焊接，故兩者欲進行焊接前需先針對鋁質散熱鰭片施以鍍層披覆，以使後續的焊接工作得以順利進行；但習知技術中通常藉由電鍍法與無電鍍法作為鍍層披覆之方法，對所欲施以鍍層之物件作鍍層披覆；電鍍法是一種電化學過程，也是一種氧化還原過程，而欲作鎳層電鍍披覆時，是將欲披覆鍍層之物件浸入鎳鹽之溶液中作為陰極，金屬鎳板作為陽極，接通直流電源後，在零件上就會沉積出金屬鎳鍍層；電鍍鎳鍍層於工作時需使用以下化學原料：鹽酸(HCl)、工業硫酸鎳(NiSO₄ .6H₂ O)、氯化鎳結晶(NiCl₂ .6H₂ O)、硼酸(H₃ BO₃ )；而習知技術中另一鍍層技術為無電鍍法又稱化學鍍鎳或自催化鍍，它是一種不加外電流的情況下，利用還原劑在經過活化作用之零件表面上自催化還原沉積得到鎳層，當鎳層沉積到活化的零件表面後，由於鎳具有自催化能力，所以該過程將自動進行直到化學還原反應結束；無電鍍鎳鍍層披覆工作時需使用下列化學原料：工業硫酸鎳(NiSO₄ .6H2O)、硼酸(H₃ BO₃ )、檸檬酸鈉、次磷酸鈉(NaH₂ PO₂ .H₂ O)、醋酸鈉(CH₃ COONa)；於習知散熱模組製造方法施以鍍層披覆工作，需依下列步驟：步驟一準備一鋁質原材料11；提供一種鋁質散熱鰭片原材料，係為5052 1050鋁合金；步驟二鋁質原材料外部清潔12；將鋁質原材料放置於超音波清洗機中並加入丙酮CO(CH₃ )₂ 浸泡以超音波震動去以除表面雜質；步驟三酸洗去除表面氧化膜與表面活化處理13；使用將原材料浸泡於酸性溶液中去除表面氧化膜，取出清洗後再浸泡於活化劑中，對表面施以活化處理；步驟四於鍍液中沉積鍍層14；將原材料置放入鍍液中浸泡並需將鍍液PH值作控制，待鍍液中產生化學反應即開始鍍層工作；步驟五自鍍液中取出清洗後烘乾15；將原材料自鍍液中取出以去離子水清洗後並且烘乾；步驟六與銅質導熱管焊接16；將原材料與銅質導熱管結合後施以焊接。

於習知技術中使用電鍍法或無電鍍法對欲鍍之物件施以鍍層披覆，而上述兩種鍍層技術於工作過程中皆需使用大量化學酸性藥劑，且使用後之鍍浴為酸性重金屬液體極具毒性且不易回收再利用，非常不具環保，另者當欲作鍍層之物件為無法導電或導電性不良之物質時，僅只能選用無電鍍法施以鍍層披覆工作，且無電鍍法工作效率較慢，工作環境未嚴格要求，在進行各項步驟時易使鍍層受到污染而產生不純物，並形成鍍層不均勻之缺點，此項缺點將迫使散熱元件焊接時產生不穩固及增加熱組現象的發生，另者當進行鍍層披覆工作時需將工作物完全浸泡於鍍浴中，故如需施以局部部位鍍層披覆實為困難且耗費之時間與成本較高。

故習知技術具有以下之缺點：1.使用之化學藥劑具劇毒不具環保；2.步驟過於煩雜生產效率慢；3.鍍層品質不易控制；4.產生大量有毒廢液；5.不易實施局部部位鍍層披覆工作；6.工作環境未嚴格要求，易產生不純物影響鍍層結構；7.生產效率慢；8.成本較高。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本案之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

鑒於上述之發明背景中，傳統散熱模組製造方法中，需要使用過多有毒之化學酸性藥劑對環境污染甚為嚴重，且因進行鍍層披覆作業時未對加工環境作要求，因此造成鍍層中可能摻雜不純物及氧化物，造成焊接時結構不穩固或有空隙產生，進而影響結合性及熱傳導性；如何能提供一種散熱模組的製造方法，以增加散熱模組的鍍層披覆作業及改善焊接作業上之問題，將可有效的提高散熱模組的品質。

本發明之主要目的係提供一種於真空環境中利用物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition；簡稱PVD)對鋁質散熱鰭片施以局部鍍鎳層之方法，將可改善異金屬間彼此無法焊接之問題者；本發明之次一目的係提供一種對散熱模組進行鍍層披覆時具環保不產生有毒廢液的鍍層方法；本發明之另一次要目的使鍍層結構較為緻密，增加散熱元件間結合性並且無熱阻現象產生之散熱模組；為達上述之目的本發明係提出一種散熱模組製造方法，係利用物理氣相沉積法(Physical Vapor Deposition；簡稱PVD)對散熱模組中之鋁質散熱鰭片施以局部鍍鎳層，透過高電壓將通入之惰性氣體游離，再藉由陰極電場加速吸引帶正電之離子，撞擊在陰極處之靶材(鎳金屬)，如同撞球原理一般，將欲鍍物(鎳金屬)打出後沉積在基板(鋁質散熱鰭片)上，故可控制欲做局部披覆鍍鎳層之部位，其後再於銅質導熱管上欲作焊接之部位塗刷焊料(Sn－Bi或Sn－Ag－Cu)後與鋁質散熱鰭片結合並進行焊接工作，因披覆鍍層工作係於真空環境下對鋁質散熱鰭片施以局部鎳鍍層披覆，故所形成之鎳鍍層純度高無雜質及氧化物的生成，且無需額外使用化學藥劑配合使用，故無額外化學污染物產生並可使焊接時組織較為穩固且無間隙無熱組之現象，故對散熱效果及產能的提升有極大的效果；故該項發明具有以下之優點：1.節省製造成本；2.不需使用有毒化學藥劑；3.具環保效益；4.可管控鍍層品質；5.鍍層組織緻密；6.無熱阻現象；7.生產效率高；8.可控制工作區塊，適用於局部鍍層披覆；9.不產生有毒廢棄液體。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

然，本發明中係以利用物理氣相沉積法(Physical Vapor Deposition；簡稱PVD)對散熱模組中之鋁質散熱鰭片施以局部鍍鎳層，於本發明中係較佳係採以電漿(Plasma)濺鍍法(sputtering deposition)方式說明。

PVD法係以真空、濺射、離子化、或離子束等法使純金屬揮發，與碳化氫、氮氣等氣體作用，而電漿(Plasma)濺鍍是一種遭受部份離子化的氣體(Partially lonized Gases)。藉著在兩個相對應的金屬電極板(Electrodes)上施以電壓，假如電極板間的氣體分子濃度在某一特定的區間，電極板表面因離子轟擊(Ion Bombardment)所產生的二次電子(Secondary Electrons)，在電極板所提供的電場下，將獲得足夠的能量，而與電極板間的氣體分子因撞擊而進行所謂的解離、離子化、及激發等反應，而產生離子、原子、原子團(Radicals)及更多的電子，以維持電漿內各粒子間的濃度平衡。

請參閱第2圖係為本發明之較佳實施例之製造流程圖，如圖所示於本發明散熱模組製造方法係包含下列步驟方法：步驟一提供一散熱鰭片原材料21；準備一種散熱鰭片431原材料，本發明係以5052 1050鋁合金為例，亦可為(銅質或其他具導熱特性之材質)；步驟二於該散熱鰭片原材料上以物理氣相沉積法施以局部鍍膜22；當進行濺鍍法(sputtering deposition)時金屬在真空中加熱時會變成氣體而蒸發，故處理時需在10－5Torr以下的高真空中進行，請參閱第3圖，為求較為清楚之示意，故將離子與原子於圖示中放大說明；如圖所示係將欲鍍之鎳(Nickel)金屬設為陰極41濺鍍靶，並將欲沉積鍍層之材料散熱鰭片431設為陽極43基板，於真空環境10－2Torr左右的Ar氣氛中加以高電壓，產生電漿(Plasma)42，利用電漿(Plasma)42內所產生的部份Ar離子421，脫離電漿(Plasma)42後並往陰極41濺鍍靶(鎳金屬)移動，陰極41附近的Ar氣離子化後變成Ar＋離子422，Ar＋離子422將轟撞(Bombard)在陰極41濺鍍靶的表面，經過Ar＋離子422所轟擊之陰極41濺鍍靶，將使陰極41濺鍍靶(鎳金屬)以鎳分子或鎳原子411(Adatoms)型態釋放出並進入電漿(Plasma)42內，最後傳遞到表面放置有散熱鰭片431之陽極43，並且吸附(Adsorded)於散熱鰭片431欲鍍之部位表面，進而形成薄膜沈積於散熱鰭片431上；步驟三將該散熱鰭片與該導熱管作一結合，並將導熱管原材料欲焊接之部位塗刷焊料，並且加熱至焊料之熔點施以焊接23；請參閱第4、5、5A圖，如圖所示係取用一導熱管52該導熱管52係為銅質或亦可為(鋁質或其他具導熱特性之材質)，並於該導熱管52表面欲施以焊接之部位塗佈銲料51(如Sn－Bi或Sn－Ag－Bi)其後與散熱鰭片431施以夾緊固定，再對兩者施以加熱(圖中未表示)，經加熱後銲料51介於鋁質散熱鰭片431之鎳鍍層4311及導熱管52兩者間，並使兩者緊密結合；於上述之方法可改善習知散熱模組於異金屬結合需焊接而作鍍層披覆時所產生之問題，因本發明使用之鍍層披覆技術為物理氣象沉積故可選擇欲鍍之局部位置，且於真空中利用離子沉積鍍層較為純淨無雜質，可得到純度甚高且鍍層組織平均緻密，使得焊接時具有較佳結合性不產生空隙無熱阻之現象產生，另者於鍍層披覆作業後不產生有毒之廢液，非常符合環保並且節省成本。

需陳明者，以上所述僅為本案之較佳實施例，並非用以限制本發明，若依本發明之構想所作之改變，在不脫離本發明精神範圍內，例如：對於構形或佈置型態加以變換，對於各種變化，修飾與應用，所產生等效作用，均應包含於本案之權利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明之散熱模組製造方法於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之創作，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦創作，倘若鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

陰極．．．41

鎳原子．．．411

電漿．．．42

Ar離子．．．421

Ar＋離子．．．422

陽極．．．43

散熱鰭片．．．431

鎳鍍層．．．4311

焊料．．．51

導熱管．．．52

第1圖係為習知技術之製造流程圖。

第2圖係為本發明之較佳實施例之製造流程圖。

第3圖係為本發明之較佳實施例之鍍層沉積示意圖。

第4圖係為本發明之較佳實施例之散熱模組組合圖。

第5圖係為本發明之較佳實施例之散熱模組組合局部剖面圖。

第5A圖係為本發明之較佳實施例之散熱模組組合局部剖面放大圖。

Claims

一種散熱模組製造方法，包括以下步驟：提供一散熱鰭片原材料；於該散熱鰭片原材料上以物理氣相沉積法施以局部鍍膜；將該散熱鰭片與該導熱管作一結合，並將導熱管原材料欲焊接之部位塗刷焊料，並且加熱至焊料之熔點施以焊接；藉由於散熱鰭片施以局部鍍層可使該散熱鰭片與該導熱管為異金屬時亦可做焊接，具有良好焊接性質並有較佳之導熱效果者。
如申請專利範圍第1項所述之散熱模組製造方法，其中該散熱鰭片原材料係為一種具導熱特性之材質。
如申請專利範圍第2項所述之散熱模組製造方法，其中該具導熱特性之材質係為一種鋁材質。
如申請專利範圍第2項所述之散熱模組製造方法，其中該具導熱特性之材質係為一種銅材質。
如申請專利範圍第1項所述之散熱模組製造方法，其中該導熱管原材料係為一種具導熱特性之材質。
如申請專利範圍第5項所述之散熱模組製造方法，其中該具導熱特性之材質係為一種銅材質。
如申請專利範圍第1項所述之散熱模組製造方法，其中該物理氣相沉積法係可為濺鍍法。
如申請專利範圍第1項所述之散熱模組製造方法，其中該焊料係為一種錫膏。
如申請專利範圍第1項所述之散熱模組製造方法，其中該局部鍍層係為一種鎳鍍層。